ระบบกันสะเทือนของรถยนต์ทำงานอย่างไร

เมื่อมองแวบแรกดูเหมือนว่าระบบกันสะเทือนของรถจะทำงานได้ค่อนข้างง่าย ถ้าการกระแทกจบลงด้วยการเป็นหลุมเป็นบ่อน้อยลง ทุกอย่างก็เรียบร้อยดี จริงไหม? อันที่จริงแล้ว ระบบกันกระเทือนต้องทำงานหนักมาก และส่วนประกอบต่างๆ...

เมื่อมองแวบแรกดูเหมือนว่าระบบกันสะเทือนของรถจะทำงานได้ค่อนข้างง่าย ถ้าการกระแทกจบลงด้วยการเป็นหลุมเป็นบ่อน้อยลง ทุกอย่างก็เรียบร้อยดี จริงไหม?

อันที่จริง ระบบกันสะเทือนมีฟังก์ชันมากมาย และส่วนประกอบต้องทนต่อน้ำหนักบรรทุกมหาศาล เมื่อเทียบกับระบบอื่นๆ ของรถยนต์หลัก ระบบกันสะเทือนตั้งอยู่ระหว่างเฟรมและล้อและทำหน้าที่สำคัญหลายประการ ตามหลักการแล้ว ระบบกันสะเทือนที่ปรับแต่งมาอย่างดีจะดูดซับการกระแทกและการกระแทกอื่นๆ บนท้องถนน เพื่อให้ผู้คนในรถสามารถเดินทางได้อย่างสะดวกสบาย แม้ว่าสิ่งนี้จะมีความสำคัญมากจากมุมมองของผู้โดยสาร แต่ผู้ขับขี่จะสังเกตเห็นคุณสมบัติอื่นๆ ของระบบกันสะเทือน ระบบนี้ยังมีหน้าที่รักษาล้อให้อยู่บนพื้นให้ได้มากที่สุด

ล้อมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพและความปลอดภัยของรถยนต์ ล้อเป็นส่วนเดียวของรถที่สัมผัสถนน ซึ่งหมายความว่าพวกเขาต้องส่งกำลังลงสู่พื้นและขับรถไปพร้อม ๆ กันและรับผิดชอบในการหยุดรถ หากไม่มีระบบดูดซับการกระแทกและหลุมบ่อบนถนน รถจะสั่นสะท้านและโยกเยกบนพื้นที่ไม่เรียบ ทำให้แทบไม่สามารถใช้งานได้เนื่องจากขาดการยึดเกาะ ในขณะที่ระบบกันสะเทือนเป็นทางออกที่ดีสำหรับถนนที่เป็นหลุมเป็นบ่อ มันทำให้งานยากขึ้นมากเมื่อคุณพิจารณาว่าตอนนี้ล้อมีหน้าที่รับผิดชอบมาตรฐานทั้งหมด และตอนนี้ต้องเลื่อนขึ้นและลงเพื่อดูดซับการกระแทกจากการกระแทก ดูเหมือนว่าที่จับของรถจะไม่อยู่บนสปริงและถูกเหวี่ยงออกไปทุกทาง

นั่นคือเหตุผลที่ระบบกันสะเทือนมีความซับซ้อนมาก มีหลายชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้องที่นี่ และส่วนที่หักหรืองอหนึ่งส่วนสามารถทำลายการตั้งค่าทั้งหมดได้

ระบบกันสะเทือนทำงานอย่างไร?

ส่วนใหญ่แล้ว รถยนต์สมัยใหม่จะมีระบบกันสะเทือนด้านหน้าและด้านหลังแบบอิสระ ทำให้แต่ละล้อสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระจากกัน อย่างไรก็ตาม รถยนต์บางรุ่นใช้เพลาตันที่เรียบง่ายกว่าเนื่องจากต้นทุนที่ต่ำกว่าและการออกแบบที่เรียบง่ายกว่า เพลาตันเพียงอย่างเดียวที่ยังคงใช้ในรถยนต์รุ่นใหม่คือเพลาขับ เพลาขับมีล้อขับเคลื่อนที่ปลายแต่ละด้าน ในขณะที่เพลาตายมียางหมุนฟรีที่ปลายแต่ละด้าน ปัญหาของยางล้อหลังที่ไม่เคลื่อนที่โดยอิสระจากกันคือยางจะรักษามุมเท่ากันเสมอโดยสัมพันธ์กัน ไม่สัมพันธ์กับพื้นผิวถนน ซึ่งหมายถึงการยึดเกาะที่น้อยลงและการควบคุมที่คาดเดาได้น้อยลง จนถึงการทำซ้ำครั้งล่าสุด Ford Mustang ใช้เพลาจริงและถูกวิพากษ์วิจารณ์อย่างหนักว่าเสียสละประสิทธิภาพเพื่อการจัดการที่คิดถึงอดีต

เพลาบีมยังให้น้ำหนักที่ไม่จำเป็นอีกด้วย Unsprung weight คือ น้ำหนักที่ระบบกันสะเทือนไม่รองรับ มวลที่รองรับโดยช่วงล่างเรียกว่ามวลสปริง น้ำหนักตอนสปริงต่ำเมื่อเทียบกับน้ำหนักสปริงทำให้รถเบาขึ้นและมีไดนามิกมากขึ้น ตรงกันข้ามให้การขับขี่ที่สมบุกสมบันและให้ความรู้สึกควบคุมรถได้น้อยกว่า หากดิฟเฟอเรนเชียลที่ส่งกำลังไปยังล้อผ่านเพลาติดอยู่กับโครงรถหรือตัวรถ แทนที่จะเป็นตัวเพลา แสดงว่ามวลที่ยื่นออกมาจะน้อยกว่าอย่างเห็นได้ชัด นี่คือเหตุผลสำคัญประการหนึ่ง ท่ามกลางประโยชน์อื่นๆ มากมายของความสามารถในการขับล้อเดียวโดยไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญกับล้ออื่นๆ เหตุใดผู้ผลิตรถยนต์จึงใช้ระบบกันสะเทือนอิสระเกือบทั่วไปสำหรับล้อหน้าและล้อหลังของรถยนต์ของตน

ระบบกันสะเทือนด้านหน้าแบบอิสระช่วยให้ล้อหน้าแต่ละล้อสามารถเลื่อนขึ้นและลงได้ด้วยสปริงและแดมเปอร์ที่ยึดเข้ากับเฟรมที่ปลายด้านหนึ่ง และข้อต่อหรือปีกนกที่ปลายอีกด้านหนึ่ง คันควบคุมติดอยู่ที่ส่วนหน้าของรถใกล้กับกึ่งกลางที่ปลายด้านหนึ่งของคันโยก และขาบังคับเลี้ยวจะติดอยู่กับอีกด้านหนึ่ง ปีกนกก็ทำเช่นเดียวกัน ยกเว้นจะยึดกับเฟรมที่จุดสองจุด ทำให้มีส่วนที่คล้ายกับปีกนก ตำแหน่งของแต่ละองค์ประกอบในระบบกันสะเทือนหน้าแบบอิสระมีความสำคัญมาก เนื่องจากล้อหน้าต้องหมุนและรักษาแนวให้คงที่เพื่อให้รถทำงานได้อย่างปลอดภัย

ระบบกันสะเทือนหลังแบบอิสระใช้เทคโนโลยีเดียวกับด้านหน้าโดยไม่พิจารณาถึงไดนามิกของการบังคับเลี้ยว เนื่องจากปกติแล้วล้อหลังจะไม่ถูกบังคับทิศทาง ยานพาหนะ RWD และ XNUMXWD มีดิฟเฟอเรนเชียลติดตั้งอยู่บนเฟรมตรงกลางของแขนควบคุมหรือปีกนก ในขณะที่รถขับเคลื่อนล้อหน้ามีระบบกันสะเทือนด้านหลังที่เรียบง่ายมากซึ่งต้องใช้สปริงและแดมเปอร์เท่านั้น

แดมเปอร์และสปริงให้การหน่วงและแรงอัดทั้งหมดในขณะที่ระบบกันสะเทือนเคลื่อนที่ สปริงให้แรงที่ทำให้น้ำหนักสปริงห่างจากล้อและต้านทานแรงกด โช้คอัพเป็นกระบอกสูบที่เติมน้ำมันซึ่งทำให้ระบบกันสะเทือนบีบอัดและคลายตัวในอัตราคงที่เพื่อป้องกันไม่ให้สปริงเด้งขึ้นและลง โช้คอัพสมัยใหม่ (หรือแดมเปอร์) นั้นไวต่อความเร็ว หมายความว่ามันรองรับการกระแทกที่เบากว่าได้อย่างราบรื่นกว่า และต้านทานการกระแทกที่มากกว่า คิดว่าสปริงเป็นสุนัขเฝ้ายามที่พร้อมปกป้องรถของคุณจากการกระแทก โช้คอัพจะเป็นตัวยึดสายจูงของสุนัขเฝ้ายาม ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่ได้ไปไกลเกินไปและส่งผลเสียมากกว่าผลดี

รถยนต์หลายคัน โดยเฉพาะรถขนาดเล็ก ใช้แมคเฟอร์สันสตรัทที่อยู่ตรงกลางคอยล์สปริงและทำหน้าที่เป็นโช้คอัพ ช่วยประหยัดพื้นที่และเบากว่า

ระบบช่วงล่างช่วยเพิ่มความสบายของผู้โดยสารได้อย่างไร?

เมื่อการขับขี่หรือความสบายของรถดี แสดงว่าระบบกันสะเทือนมีการแยกตัวออกจากถนนได้ดี ช่วงล่างสามารถเลื่อนขึ้นลงได้ตามต้องการโดยไม่ต้องเขย่ารถ ผู้ขับขี่ได้รับประสบการณ์การใช้ถนนเพียงพอที่จะรับรู้ถึงสภาพถนนที่รบกวน และสัมผัสแถบดังก้องถ้าเขาดึงเข้าด้านข้างของทางด่วน

รถยนต์หรูรุ่นเก่า โดยเฉพาะรถยนต์หรูหราสัญชาติอเมริกัน มีระบบกันสะเทือนที่นุ่มนวลซึ่งคนขับรู้สึกราวกับว่ากำลังขับเรือ สิ่งนี้ไม่เหมาะ เนื่องจากความรู้สึกของถนน (อย่างน้อยก็เล็กน้อย) เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อรักษาความตระหนักในสถานการณ์ขณะขับรถ รถสปอร์ตและรถคอมแพคที่ปรับแต่งมาจากโรงงานมักถูกวิพากษ์วิจารณ์ว่าเป็นเพราะการแยกตัวจากถนนที่ไม่ดี ผู้ผลิตรถยนต์เหล่านี้สันนิษฐานว่ากลุ่มประชากรของพวกเขาชอบเวลารอบที่รวดเร็วในสนามแข่งมากกว่าความสะดวกสบายบนท้องถนน นอกจากนี้ ยานพาหนะที่เดินทางด้วยความเร็วในสนามแข่งจะได้รับแรงกดจากอากาศมากขึ้น ซึ่งอาจนำไปสู่พฤติกรรมการระงับที่เป็นมิตรต่อถนนที่คาดเดาไม่ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในมุมโค้ง

ปัญหาด้านร่างกายหรือการขับขี่ที่ควรพิจารณา ได้แก่:

• ม้วนตัว: เมื่อตัวรถเอียงออกด้านนอกเมื่อเข้าโค้ง รถทุกคันทำเช่นนี้ในระดับหนึ่งเมื่อเข้าโค้ง แต่ถ้าตัวรถหมุนมากเกินไป การเปลี่ยนน้ำหนักอาจทำให้รถหมุน ออกจากมุมก่อนเวลาอันควร หรือสูญเสียการยึดเกาะของล้ออย่างน้อยหนึ่งล้อ .

• ขีดจำกัดล่าง: เมื่อยางกระแทกกับตัวรถเมื่อระบบกันสะเทือนถูกบีบอัด สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อรถไม่มีระบบกันสะเทือนเพียงพอที่จะรองรับแรงกระแทกที่เกิดขึ้น บังโคลนสามารถป้องกันสิ่งนี้ได้โดยการสร้างเบาะรองระหว่างช่วงล่างและเฟรมเพื่อป้องกันไม่ให้ยางลอยสูงพอที่จะชนกับตัวรถ แต่ถ้ายางไม่เพียงพอหรือขาดหายไป ปัญหานี้อาจเกิดขึ้นได้ การพลิกคว่ำอาจทำให้ตัวถัง ล้อ หรือระบบกันสะเทือนเสียหายได้ง่าย

ระบบช่วงล่างช่วยให้รถเกาะถนนได้อย่างไร?

ความสามารถในการยึดเกาะถนนของรถวัดจากความสามารถในการยึดเกาะถนนที่ดีและกระจายน้ำหนักได้ดีเพียงใดเมื่ออยู่ภายใต้แรงต่างๆ เพื่อให้รู้สึกมั่นคงเมื่อหยุดรถ รถต้องมีระบบกันสะเทือนที่ไม่ยอมให้ส่วนหน้าดิ่งลงมาทุกครั้งที่เหยียบเบรก การเร่งความเร็วที่ราบรื่นต้องใช้ระบบกันสะเทือนเพื่อป้องกันไม่ให้รถหมอบอยู่ด้านหลังเมื่อเปิดคันเร่ง การเปลี่ยนน้ำหนักทำให้ครึ่งล้อมีแรงฉุดมากที่สุด ทำให้สิ้นเปลืองพลังงาน และทำให้ลักษณะการควบคุมไม่สอดคล้องกัน

ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น การหมุนตัวที่มุมมากเกินไปไม่ดีต่อการจัดการ การม้วนตัวของตัวรถก็ไม่ดีเช่นกัน เพราะเมื่อเลี้ยว การยึดเกาะจะถูกเลื่อนไปด้านหนึ่งของรถมากกว่าอีกด้านหนึ่ง ทำให้ยางด้านในสูญเสียการยึดเกาะและอาจหลุดออกจากพื้นผิวถนน ระบบกันสะเทือนที่ให้การยึดเกาะที่ดีจะป้องกันสิ่งนี้เป็นส่วนใหญ่

ปัญหาการฉุดลากบางอย่างที่อาจเกี่ยวข้องกับการจัดวางระบบกันสะเทือนที่น้อยกว่าในอุดมคติ ได้แก่:

• ระบบบังคับเลี้ยว: เมื่อชนสิ่งกีดขวาง รถจะเลี้ยวซ้ายหรือขวา แต่คนขับไม่หมุนพวงมาลัย การตั้งศูนย์กันสะเทือนที่ไม่ดีอาจทำให้ล้อเอียงในมุมที่เกิดปัญหาได้

• โอเวอร์สเตียร์: เมื่อท้ายรถเสียการทรงตัวและเสียการทรงตัวเข้าโค้ง หากตัวรถเข้าโค้งมากเกินไป การเปลี่ยนน้ำหนักอาจทำให้ล้อหลังสูญเสียการยึดเกาะ ปัญหานี้อาจเกิดจากล้อหลังทำมุมไม่ให้ยางเกาะถนนเพียงพอเมื่อเข้าโค้ง

• อันเดอร์สเตียร์: เมื่อล้อหน้าเสียการยึดเกาะที่มุมรถทำให้รถเคลื่อนตัวออกนอกมุม เช่นเดียวกับการโอเวอร์สเตียร์ การม้วนตัวมากเกินไปหรือล้อที่มีมุมเอนผิดอาจทำให้ล้อหน้ามีแรงฉุดต่ำเมื่อเข้าโค้ง อันเดอร์สเตียร์เป็นอันตรายอย่างยิ่งเนื่องจากรถขับเคลื่อนล้อหน้าบังคับและส่งกำลังไปยังล้อหน้า ยิ่งล้อหน้ายึดเกาะน้อยเท่าไหร่ การควบคุมรถก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น

• ทั้งโอเวอร์สเตียร์และอันเดอร์สเตียร์นั้นรุนแรงขึ้นจากสภาพถนนที่ลื่น

บริการช่วงล่าง

เนื่องจากหน้าที่หลักของระบบกันสะเทือนคือการดูดซับแรงกระแทกเพื่อปกป้องรถและผู้โดยสาร ชิ้นส่วนต่างๆ จึงถูกสร้างให้มีความแข็งแรงเพียงพอ มีส่วนประกอบอื่นๆ อีกหลายอย่างในรถยนต์สมัยใหม่ที่ซับซ้อนพอๆ กับส่วนประกอบของระบบกันสะเทือน

อย่างไรก็ตาม ด้วยการเคลื่อนไหวและแรงที่เกิดขึ้นอย่างมากในระบบกันสะเทือน ชิ้นส่วนต่างๆ จะสึกหรอหรือเสียหายอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ หลุมบ่อที่รุนแรงอาจทำให้รถตกลงมาอย่างแรงจนเสาที่ยึดสปริงเข้าที่งอหรือหักได้

เสียงลั่นดังเอี๊ยดมักจะมาพร้อมกับความล้มเหลวของบูชและการเชื่อมต่ออื่นๆ หากมุมใดมุมหนึ่งของรถเด้งเกินไปเมื่อชนกระแทก ให้ตรวจสอบโช้คอัพหรือสตรัททันที ปัญหาระบบกันสะเทือนควรได้รับการจัดการทันที ดังนั้นหากการควบคุมรถหรือการเปลี่ยนแปลงการหน่วง ควรตรวจสอบโดยเร็วที่สุด